(57)【要約】      （修正有）【課題】強アルカリ性の粉体を成形する際に短時間で腐食や摩耗が発生するのを防止できるアルカリ乾電池の正極合剤を成形する粉体成形装置用中心杵を提供すること。【解決手段】加圧成形装置に用いられるスリーブ状の成形ダイの内空部に配置される中心杵１において、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジ４の前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックス３の内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤３０を注入した。【選択図】図１
2005095947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧成形装置に用いられるスリーブ状の成形ダイの内空部に配置される中心杵において、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したことを特徴とする中心杵。
【請求項２】
前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒との当接部位から前記タップ部までの距離が５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の中心杵。
【請求項３】
前記接着剤がエポキシ樹脂系であり、かつ硬度がショアーＤ８０以上であることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の中心杵。
【請求項４】
前記クリアランスが０．０１〜０．０８ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の中心杵。
【請求項５】
スリーブ状の成形ダイに、該成形ダイの内周面と摺動する上杵、及び下杵を設け、前記成形ダイの内空部に中心杵を配置した加圧成形装置において、前記中心杵が、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したものであることを特徴とする加圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリーブ状成形体を形成するための中心杵に関し、特に、アルカリ乾電池等に用いられる正極合剤の粉体成形に必要な耐食性、耐摩耗性を有する中心杵に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアルカリ乾電池等に用いられるスリーブ状成形体を形成するための中心杵としては、金属製もしくは超硬合金製の一体構造のものが一般的に使用されていた。また、近年ではアルカリ乾電池の液漏れ防止等の品質向上を図るために正極合剤の中空内径サイズの精度を著しく向上することが求められており、そのため、中心杵の耐摩耗性と耐食性を高める必要がでてきた。
【０００３】
このために、加圧成形する際のスリーブ状の成形体中空部に摺動する面に当たる杵先端部のスリーブの外径部分の側面のみに耐摩耗性と耐食性に優れたセラミックスを用いて使用される中心杵が所望されつつある。また、これと同様の理由で成形ダイにおいても、セラミックス製の成形ダイや、内周面のみにセラミックスを嵌合したものが所望されつつある。
【０００４】
上記のように、耐摩耗性や耐食性が必要な部位にセラミックスを用い、他の部位を金属等で構成した中心杵においては、セラミック部位と金属部位の様々な接合方法が提案されてきた。例えば、このセラミックスの接合方法として用いられる一般的なものとして、焼きバメによる直接嵌合や、エポキシ系の強固な接着剤にて固定するもの等があった。
【０００５】
例えば、特許文献１においては、アルミナ製の成形ダイ本体を金属製のケースに焼き嵌め・装着した粉体加圧成形装置７０が提案されている。この特許文献１における構成は、内周面がセラミック製の成形ダイ７１と、該成形ダイ７１に同軸的に装着される中心杵７２と、該中心杵７２に摺動的に嵌合配置され、かつ成形ダイ７１内周面に対しても摺動する下杵７３と上杵７４、からなる構成となっている。ここでは成形ダイ７１が金属とセラミックスから構成され、中心杵７２、下杵７３、上杵７４は合金工具鋼材（ＳＫＤ‐１１）のような金属で構成されたものが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２においては、セラミックスと金属の接合方法としてセラミックス部材の表面にメタライジング処理を施したあと、これを鋳ぐるみの方法でアルミニウム合金を固定して表面に被覆部を形成し、該被覆部を介して他の金属と嵌合するという提案がなされている。
【特許文献１】特開２００３−１９７１８３号公報
【特許文献２】特公平６−１５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的な金属製もしくは超硬合金製の中心杵では、例えば、アルカリ乾電池に使用する正極合剤のような二酸化マンガンに苛性アルカリ電解液が含まれた極めて強いアルカリ性の粉体を成形する場合には、腐食による著しい摩耗が短期間に発生し、粉体成形される正極合剤の中空内径サイズの精度を確保するために、頻繁に交換しなければならないという問題があった。
【０００８】
そこで耐摩耗性と耐食性に強いセラミックス材で作製された中心杵や成形ダイが所望されているが、中心杵や成形ダイをセラミックス材で一体構造で作製することはコスト上で難しい面があり、さらに、セラミックス製の支持棒体では成形装置との連結部分にかかる衝撃に耐えられず、容易に割れてしまうという問題があった。
【０００９】
また、上記の中心杵で実質上、粉体成形する際に、粉体と摺動する中心杵の先端部位のみにセラミックスを使用する適切な接合方法が、これまで見当たらなかった。まず、一般的な接合方法として考えられた焼きバメ方法は、該支持棒体の内芯にセラミックス、まず、一般的な接合方法として考えられた焼きバメ方法は、該支持棒体の内芯にセラミックス、円筒外周部に金属を接合する場合は有効であるが、本件のようなスリーブ状セラミックスを金属製内芯の円筒外周部に固定することは、材質の熱膨張率の組み合わせにおいて制約が大きいという問題や、仮に、円筒外周部に固定した場合でもスリーブ状セラミックスに大きな引っ張り応力が生じるため強度が不足するという根本的な問題があった。
【００１０】
また、エポキシ系の強固な接着剤で支持棒とスリーブ状セラミックスを接着固定する方法が考えられるが、強固なエポキシ系接着剤は耐熱性が低く、中心杵の先端部位と粉体中空部の高速摺動による繰り返し成形によって発生する摩擦熱により接合強度が著しく低下し、スリーブ状セラミックスが容易に支持棒から外れてしまうという問題があった。
【００１１】
特許文献１に示される手段においては、セラミックス製の成形ダイ本体を金属製のケースに焼き嵌め・装着したものが提案されているが、中心杵は従来からある金属で構成されており、前述したスリーブ状セラミックスを円筒外周部に固定することはできないという問題を解決するものではなかった。
【００１２】
さらに、特許文献２に示される手段においても、ロー材とセラミックスの熱膨張差による影響でセラミックス内部にマイクロクラックが発生し易く、使用中の衝撃で簡単に破壊してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の中心杵は、加圧成形装置に用いられるスリーブ状の成形ダイに、該成形ダイの内周面と摺動する上杵、及び下杵を設け、前記成形ダイの内空部に前記上杵、及び前記下杵と摺動するように具備された中心杵において平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の中心杵は、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒との当接部位から前記タップ部までの距離が５〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の中心杵は、前記接着剤がエポキシ樹脂系であり、かつ硬度がショアーＤ８０以上であることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の中心杵は、前記クリアランスが０．０１〜０．０８ｍｍであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の加圧成形装置は、スリーブ状の成形ダイに、該成形ダイの内周面と摺動する上杵、及び下杵を設け、前記成形ダイの内空部に前記上杵、及び前記下杵と摺動する中心杵を具備した加圧成形装置において、前記中心杵が、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明の中心杵によれば、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したことにより、中心杵の粉体との摺動部を耐摩耗性や耐食性に優れたセラミックス製にすることが可能になる。これにより、例えば、アルカリ乾電池に使用する強いアルカリ性の粉体を成形する際に、摺動部の腐食による摩耗が著しく減少し、長期間にわたり高精度な成形体を提供することができる。さらに、アルカリ性粉体との摺動部のみをセラミックス化することにより、前記支持棒体に金属を使用できることから、成型機との連結部分にかかる衝撃にも耐えることが可能な中心杵を実現できる。さらに、焼きバメ方法において問題となっていた、上述の熱膨張率の組み合わせや前記スリーブ状セラミックスの強度不足に関しても解決することが可能となる。さらに、上述のエポキシ系接着剤にて前記スリーブ状セラミックスを直接接合する方法における問題であった、摩擦熱による接合強度の低下も防ぐことが可能となる。
【００１９】
さらに、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒との当接部位から前記タップ部までの距離を５〜２０ｍｍとすることにより、前記頭付胴長ネジの前記タップ部の最終くびれ部分と前記平滑シャフト部の継ぎ目にかかる衝撃を緩和することができるため、前記スリーブ状セラミックスを前記頭付胴長ネジで前記支持棒に確実に固定しやすくなる。
【００２０】
さらに、前記接着剤がエポキシ樹脂系であり、かつ硬度がショアーＤ８０以上とすることにより、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を組み付けた後、両者の継ぎ目を面一に仕上げるために必要な剛性を保つことが可能になる。これにより、前記接着剤の硬度が低すぎると継ぎ目を研削砥石等で加工する際、接着剤が切削力により変形して逃げやひびが生じ加工精度が低下するという問題を防ぐことが可能となる。
【００２１】
さらに、前記スリーブ状セラミックスの内空部の内径と前記頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部の外径とのなすクリアランスを０．０１〜０．０８ｍｍとすることにより、エポキシ系接着剤の注入が可能となり、このエポキシ系接着剤が衝撃を緩和する適宜なクッションとなり、且つ前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスとのゆるみを抑制しやすくなる。
【００２２】
本発明の加圧成形装置は、スリーブ状の成形ダイに、該成形ダイの内周面と摺動する上杵、及び下杵を設け、前記成形ダイの内空部に前記上杵、及び前記下杵と摺動する中心杵を具備した加圧成形装置において、前記中心杵が、平滑シャフト部を有する頭付胴長ネジの前記平滑シャフト部をスリーブ状セラミックスの内空部位に貫通させ、前記頭付胴長ネジを支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部に螺合して、前記スリーブ状セラミックスと前記支持棒を接続固定し、前記平滑シャフト部と前記スリーブ状セラミックスの間にクリアランスを備え、該クリアランスに接着剤を注入したことにより、特許文献１で示されたセラミックス製の成形ダイ本体のみならず、中心杵の摺動部をセラミックス化することが可能となり、従来装置と比較して、中心杵の交換頻度が著しく少ない高精度な加圧成形装置を実現できる。
【００２３】
本発明の中心杵によれば、頭付胴長ネジは、スリーブ状セラミックスの内空部を貫通してなるシャフト部分にはネジ加工を施さないように形成され、前記スリーブ状セラミックスの内空部にかからない先端部分と前記支持棒の先端部位の内径に設けたタップ部にて固定することで、前記スリーブ状セラミックスとのがたつきを無くすことができ、且つ接着面を均一にすることを可能にし、前記スリーブ状セラミックスにかかる応力を緩和することができるので、前記スリーブ状セラミックスを容易に安定固定が可能になる。また、前記頭付胴長ネジは、前記スリーブ状セラミック端面を受ける頭から首下部分に近接する前記シャフト部分にネジ加工を一切施すことなしに、首下に０．２ｍｍ程度の小さなＲを設置することにより、前記頭付胴長ネジの受けに過大な応力が集中しても十分な強度を保つことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本発明の中心杵を示すものであり、（ａ）は中心杵の側面図、（ｂ）は中心杵先端部の拡大断面図、（ｃ）は支持棒の先端部に設置した頭付胴長ネジの側面図である。また、図２は、本発明の中心杵の先端部位に設けたタップ部の拡大図である。
【００２６】
図１に示した中心杵１は、図１（ａ）に示す支持棒２の一方端側に図２に示すネジ止め用のタップ部５が開けられており、このタップ部５に、図１（ｂ）に示すスリーブ状のセラミックス３ａの内空部と図１（ｃ）に示す頭付胴長ネジ４の平滑シャフト部７とを接着剤３０にて固定し、同時に頭付胴長ネジ４の雄ネジ部８を支持棒２の先端部位の内径に設けたタップ部５に挿入し、ネジ止めにて接合形成することにより、スリーブ状セラミックス３ａの抜けや欠損の無い極めて衝撃性に強い、安定した中心杵１が得られる。そして、この中心杵１は杵先端部３の摺動摩耗、および耐食性に優れた作用を生じることが可能となる。
【００２７】
そして、本発明の中心杵１は、支持棒２と、この支持棒２の先端のスリーブ状セラミックス３ａと、スリーブ状セラミックス３ａを固定するための頭付胴長ネジ４とからなり、頭付胴長ネジ４がスリーブ状セラミックス３ａの内空部を貫通して接着剤３０で接合されるとともに、支持棒２の先端部位の内径に設けたタップ部５にて固定したことを特徴とするものである。
【００２８】
すなわち、頭付胴長ネジ４の頭部１０でスリーブ状セラミックス３ａの一方端側を受け、ネジ加工が存在しない平滑シャフト部７にスリーブ状セラミックス３ａの内空部を接着固定したものを、一方端側にネジ止め用のタップ５を設けた支持棒２にネジ止め固定することにより、スリーブ状セラミックス３ａを強靱に安定接合することが可能となり、耐摩耗性と耐食性に優れた中心杵１が簡便に得られる。
【００２９】
ここで、平滑シャフト部７は、頭付胴長ネジ４のネジ加工が施されていない比較的滑らかな面を有する部分を指している。
【００３０】
逆に、支持棒の先端部にスリーブ状セラミックスの内空部と接合する平滑なシャフト部を設け、前記シャフト部の先端にネジ止め用のタップ部を設け、一般的なネジで固定した場合、中心杵が摺動する際の振動や熱が直接タップ部に伝わり、ネジが緩む要因となるので好ましくない。これは、ネジが緩むとタップ部とネジの間にぐらつきが生じ、スリーブ状セラミックスを確実に固定することが困難になるとともに、摺動時に発生する応力が衝撃力となってネジの谷底に作用しネジを破壊するからである。
【００３１】
さらに、支持棒２の先端部内径に設けたタップ部５が、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２との当接部位からタップ部５までの距離（導入孔の深さｄ）が５〜２０ｍｍであることが望ましい。これは、導入孔の深さｄが５ｍｍ未満では、中心杵１の摺動時の振動がタップ部５に螺合固定されたネジ８に伝わることによりネジ８が緩みやすくなるのと同時に、その振動がスリーブ状セラミックス３ａにも伝わりやすくなるため、スリーブ状セラミックス３ａに欠けや割れが発生する可能性がある。また、導入孔の深さｄが２０ｍｍを超えると、支持棒２とスリーブ状セラミックス３ａの接合部近傍が強度低下を起こして変形しやすくなる場合がある。
【００３２】
さらに、接着剤３０が硬化する際に体積収縮の小さいエポキシ樹脂系であり、且つこの接着剤３０の硬度がショアーＤ８０以上であることが望ましい。これは、接着剤３０の硬度がショアーＤ８０未満であれば、支持棒２とスリーブ状セラミックス３ａとの継ぎ目を研削砥石等で研磨加工する際に、接着剤３０が研削砥石等の研磨力により変形し、加工精度が低下する可能性がある。すなわち、スリーブ状セラミックスを頭付胴長ネジに挿入する際、予め一方または両方の接合面に塗布された接着剤がこそぎ取られるという問題を防ぐことが可能となる。また、エポキシ樹脂系接着剤３０の硬度がショアーＤ８５以上であることがより好ましい。
【００３３】
さらに、スリーブ状セラミックス３ａの内空部の径と頭付胴長ネジの平滑シャフト部の外径とのなすクリアランスｔが０．０１〜０．０８ｍｍであることが望ましい。ここで、クリアランスｔが０．０１ｍｍ未満であれば、接着剤３０を十分に充填することが困難になり、十分に接着できない可能性がある。また、クリアランスｔが０．０８ｍｍを超えると、中心杵に発生する応力によって接着剤３０の変形が増加し、スリーブ状セラミックス３ａのぐらつきの原因になる可能性がある。すなわち、スリーブ状セラミックス３ａは中心杵の軸方向にはネジ８で固定されているが、半径方向は接着剤３０で固定されているため、接着剤３０が変形すると成形ダイや上杵、下杵との中心軸が一致しなくなり、高精度な成形体を得ることが困難になりやすい。また、クリアランスｔが０．０２〜０．０５ｍｍの範囲内とするのがより好ましい。
【００３４】
ここで、接着強度を向上させるため、頭付胴長ネジとスリーブ状セラミックスの片側もしくは両側の接合面に接着剤溜まりを設けたものや、ブラスト加工などにより接合面に微小な凹凸を形成したものも本発明の範囲内であることは言うまでもない。
【００３５】
また、スリーブ状セラミックス３ａの材質は成形体の種類に応じて、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素などのセラミックスから耐摩耗性や耐食性に優れたものを選択するとよい。アルカリ性の粉体を成形する場合には、アルミナ、ジルコニア、またはこれらの複合材を用いることが特に好ましい。
【００３６】
また、スリーブ状セラミックス３ａの厚みは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。これは、スリーブ状セラミックス３ａの厚みを０．５ｍｍ未満にすると強度が低下し、摺動時に加わる圧力や摩擦力に耐えることができず、スリーブ状セラミックス３ａにクラックが生じる可能性が高くなるからである。さらに、スリーブ状セラミックス３ａを頭付胴長ネジ４や支持棒２に組み付ける際のハンドリングによりカケや割れが発生しやすくなるという問題もある。
【００３７】
また、スリーブ状セラミックス３ａの端面にあらかじめＣ面を形成して成形すると、焼成し磁器となす際に、取り扱いによる端面のカケを防止し、支持棒２に接続固定した後、研磨加工を施しＣ面を取り除くことで継ぎ目を滑らかに仕上げることも可能になる。
【実施例】
【００３８】
本発明の中心杵を以下のように作製した。
【００３９】
図２に示すように、合金工具鋼材（ＳＫＤ‐１１）からなる支持棒２の一方の先端部位の内径に、図２に示すネジ止め用のタップ５部を設け、図１（ｂ）に示すアルミナ含有の高強度の部分安定化ジルコニア材からなるスリーブ状のセラミックス３ａの内空部と、図１（ｃ）に示すＳＫＤ‐１１材からなる頭付胴長ネジ４の平滑シャフト部７との間にクリアランスｔを介し、このクリアランスｔにエポキシ樹脂接着剤３０を注入して固定した。次に、頭付胴長ネジ４の雄ネジ部８をタップ部５に挿入し、ネジ止めにて螺合して接合固定した。また、導入孔の深さｄは７ｍｍとした。接合固定した後、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２の当接部の継ぎ目に段差が無くなるように研磨加工を施し、さらにネジ溝９を研削加工にて取り除き、本発明の中心杵１を作製した。
【００４０】
（実施例１）上記の製法で作製された本発明による中心杵を加圧成形装置に設置して一定時間駆動させた後、中心杵１のスリーブ状セラミックス３ａの抜けや破損の状態を検証した。
【００４１】
また、比較例として、図３、図４、及び図５に示したような支持棒の先端部に硬質材が接合された中心杵をそれぞれ作製した。図３は、スリーブ状セラミックス３ａの内空部にエポキシ樹脂系の接着剤３０を塗布し、平滑シャフト部が形成されていない通常の頭付ネジ４４を貫通させた後、支持棒２の先端部に設けられたタップ部５にネジ止め処理をし、中心杵４０としたものである。図４は、スリーブ状セラミックス３ａの内空部にエポキシ樹脂系接着剤３０を塗布し、支持棒先端部に一体構造にて形成された芯金部５７に接合し、その後１０時間放置し乾燥させ中心杵５０としたものである。図５は、端部が凹状の円柱形セラミックス６３を先端突起付きの支持棒６２に銀ロー６４を用いて接合し中心杵としたものである。なお、図３、図４、及び図５に示した比較例は支持棒と硬質材を接合した後、本発明と同様に当接部の継ぎ目に段差が無くなるよう研磨加工を施してある。
【００４２】
また、本発明および比較例に使用したセラミックスの材質はアルミナ含有の高強度の部分安定化ジルコニア材とした。さらに、本発明にて使用するスリーブ状セラミックス３ａを超硬合金でも作製し材質の比較評価も行った。支持棒、頭付胴長ネジ、通常の頭付ネジの材質は合金工具鋼材のＳＫＤ‐１１を使用した。
【００４３】
そして、上記で作製された各々の中心杵を設置した加圧成形装置をアルカリ乾電池の強アルカリ性の正極合剤を１０，０００個成形するまで駆動させ、その駆動後、中心杵のスリーブ状硬質材の腐食、抜け、及び頭付ネジやスリーブ状硬質材の破損状態を確認し、良好なものは○、腐食、抜け、及び破損したものは×とした。結果は表１に示す通りである。
【表１】
2005095947.tif 000003
【００４４】
この表１から、比較例である試料番号２は、スリーブ状硬質材３ａを超硬合金で作製したために、強アルカリ性の正極合剤によって、スリーブ状硬質材３ａに腐食が生じ、高精度な成形ができなくなった。
【００４５】
また、図３に示した比較例である試料番号３は、本発明のような平滑シャフト部が存在しない頭付ネジ４４で中心杵４０が構成されているため、中心杵の摺動時に頭付ネジ４４の頭に大きな応力が加わり、さらに、前記応力がネジの谷底に集中したために、中心杵４０からスリーブ状セラミックス３ａが離脱した。
【００４６】
また、図４に示した比較例である試料番号４は、接着剤３０のみで芯金部５７にスリーブ状セラミックス３ａを接合したため、加圧成形装置の摩擦力に耐える十分な接合強度を得ることができなかったので、加圧成形装置の駆動中にスリーブ状セラミック３ａの抜けが生じた。
【００４７】
また、図５に示した比較例である試料番号５は、加圧成形装置を駆動させた際に、銀ロー付け時の熱膨張係数の差異部である凹部底面角部６６に内部応力が集中したため、円柱形セラミックス６３の凹部底面角部６６において破損が生じた。
【００４８】
これらに対して、本発明の実施例である試料番号１は、平滑シャフト部７を有する頭付胴長ネジ４の平滑シャフト部７をスリーブ状セラミックス３ａの内空部位に貫通させ、頭付胴長ネジ４を支持棒２の先端部位の内径に設けたタップ部５に螺合して、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２を接続固定し、平滑シャフト部７とスリーブ状セラミックス３ａの間にクリアランスｔを介し、クリアランスｔに接着剤３０を注入したため、中心杵１の粉体との摺動部を耐摩耗性や耐食性に優れたセラミックス製にすることが可能になり、上記のように、アルカリ乾電池に使用する強いアルカリ性の粉体を成形する際でも、摺動部の腐食による摩耗が著しく減少し、長期間にわたり高精度な成形体を提供することができた。さらに、アルカリ性粉体との摺動部のみをセラミックス化することにより、支持棒２に金属を使用できることから、加圧成型装置との連結部分にかかる衝撃にも耐えることが可能な中心杵１を作製できた。
【００４９】
（実施例２）上記の製法を用いて作製された本発明の中心杵１において、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２が接合する部位からタップ部５までの距離（導入孔の深さｄ）によるスリーブ状セラミックス３ａの抜けや破損の状態を検証した。
【００５０】
導入孔の深さｄを０〜２２ｍｍの範囲で作製した中心杵をそれぞれ加圧成形装置に設置し、アルカリ乾電池の強アルカリ性の正極合剤を各１０，０００個ずつ成形するまで駆動し、駆動後のそれぞれの中心杵において、スリーブ状セラミック３ａの抜けや破損の状態を確認し、良好なものは○、隙間や抜け、及び破損したものは△とした。結果は表２に示す通りである。
【表２】
2005095947.tif 000004
【００５１】
この表２から、試料番号５では、導入孔の深さｄが０ｍｍであることから、タップ部５が支持棒２の先端部に直接設けられたので、中心杵の摺動時に生じる振動がスリーブ状セラミックス３ａに伝わりやすくなったために、スリーブ状セラミックス３ａに僅かな破損が生じた。
【００５２】
また、試料番号８では、導入孔の深さｄが大きかったために、タップ部５におけるネジ止めの螺合強度が減少し、支持棒２とスリーブ状セラミックス３ａの接合部の強度低下を発生したので、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２との間に僅かな隙間が生じた。
【００５３】
これらに対して、試料番号６、７は、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２が接合する部位からタップ部５までの距離を５〜２０ｍｍとしたことにより、頭付胴長ネジ４のタップ部５の最終くびれ部分と平滑シャフト部７の継ぎ目にかかる衝撃を緩和できたため、スリーブ状セラミックス３ａを頭付胴長ネジ４で支持棒２に強固な接合できたので、スリーブ状セラミックス３ａに隙間や抜けは生じなかった。
【００５４】
（実施例３）上記の製法を用いて作製された本発明の中心杵１において、スリーブ状セラミックス３ａと平滑シャフト部７とのクリアランスｔと、このクリアランスｔに注入する接着剤３０による中心杵１の研磨加工後のスリーブ状セラミックス３ａの状態評価、及び中心杵１を加圧成形装置に設置し、駆動した後のスリーブ状セラミックス３ａの状態を検証した。
【００５５】
スリーブ状セラミックス３ａと平滑シャフト部７とのクリアランスｔを０．００６〜０．０８７ｍｍの範囲で形成した中心杵に、エポキシ樹脂系の接着剤３０の硬度がシェアー７５及びシェアー８３のものをそれぞれクリアランスｔに注入して、頭付胴長ネジ４をスリーブ状セラミックス３ａの内空部に貫通させた後、タップ部５に挿入してネジ止めにて螺合して接合固定した。その後１０時間放置してから、ネジ溝９を研削加工にて取り除き、併せてスリーブ状セラミックス３ａと支持棒２の継ぎ目に段差が無くなるまで研磨加工を施した。結果は表３に示す通りである。
【表３】
2005095947.tif 000005
【００５６】
この表３から、エポキシ樹脂系の接着剤３０の硬度がシェアー７５で作製した中心杵１は、スリーブ状セラミックス３ａと平滑シャフト部７との接合強度が弱かったために、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２の継ぎ目の段差を取り除く研磨加工時に、スリーブ状セラミックス３ａが剛性を保つことができなくなり、スリーブ状セラミックス３ａの外周部に凹凸が発生し、スリーブ状セラミックス３ａが平滑な面を有する中心杵１を作製できなかった。
【００５７】
次に、上記のクリアランスｔの範囲でシェアー８３の硬度を有するエポキシ系樹脂の接着剤３０を注入して作製した中心杵１をそれぞれ加圧成形装置に設置し、アルカリ乾電池の強アルカリ性の正極合剤を各１０，０００個ずつ成形するまで駆動し、駆動後のそれぞれの中心杵１において、スリーブ状セラミック３ａの抜けや破損の状態を確認し、良好なものは○、隙間や抜け、及び破損したものは△とした。結果は表３に示す通りである。
【００５８】
上記の表３から、試料番号９では、クリアランスｔが小さかったために、接着剤３０を十分に注入できず、併せて、接着面に均一に塗布できなかったので、接着強度が低下した。これによって、スリーブ状セラミックス３ａと平滑シャフト部７支持棒との接着部位に隙間が発生し、さらに、支持棒２とスリーブ状セラミックス３ａとの当接部に隙間が発生しために、高精度な成形ができなくなった。
【００５９】
また、試料番号１３はクリアランスｔが大きかったために、接着剤３０を注入する際に、接着剤３０に多数の気泡が生じ、スリーブ状セラミックス３ａの位置によって接着強度のバラツキが発生したため、スリーブ状セラミックス３ａと支持棒２の継ぎ目の段差を取り除く研磨加工時に、スリーブ状セラミックス３ａが剛性を保つことができなくなり、スリーブ状セラミックス３ａの外周部に僅かな凹凸が発生した。さらに、試料番号１３の中心杵１を設置した加圧成形装置の駆動後は、上記で発生した接着強度のバラツキにより、接着剤３０の変形が増加し、スリーブ状セラミックス３ａにぐらつきが発生したため、スリーブ状セラミックス３ａに偏磨耗や僅かな破損が生じた。
【００６０】
これらに対して、試料番号１０〜１２は、クリアランスｔの範囲を０．０１〜０．０８ｍｍとしたことにより、十分は接着強度を有する量のエポキシ系接着剤３０の注入が可能になり、さらに、エポキシ系接着剤３０が衝撃を緩和する適宜なクッションとなる幅を有たため、スリーブ状セラミックス３ａと平滑シャフト部７とのゆるみを抑制しやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
アルカリ乾電池の正極合剤をスリーブ状体に成形する際の中心杵として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の中心杵を示し、（ａ）は中心杵の側面図、（ｂ）は中心杵先端部の拡大断面図、（ｃ）は支持棒の先端部に設置した頭付胴長ネジの側面図である。
【図２】本発明の中心杵の支持棒先端部位に設けたタップ部の拡大断面図である。
【図３】比較例であるシャフト部なしの頭付ネジ接合仕様の中心杵先端部を示す断面図である。
【図４】比較例である接着剤のみの接合仕様の中心杵先端部を示す断面図である。
【図５】比較例であるロー付け接合仕様の中心杵先端部を示す断面図である。
【図６】従来の粉末加圧成形装置である。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・中心杵
２・・・支持棒
３、３ａ・・・スリーブ状セラミックス
４・・・頭付胴長ネジ
５・・・タップ
６・・・導入孔
７・・・平滑シャフト
８・・・雄ネジ
９・・・ネジ回し用溝
１０・・・頭部（受け）
３０・・・接着剤
ｄ・・・導入孔の深さ
ｔ・・・クリアランス
４０・・・中心杵先端部
４４・・・頭付ネジ
５０・・・中心杵先端部
５７・・・芯金部
６０・・・中心杵先端部
６２・・・支持棒
６３・・・円柱形セラミックス
６４・・・銀ロー
６６・・・凹部底面角部
７０・・・加圧成形装置
７１・・・成形ダイ
７２・・・中心杵
７３・・・下杵
７４・・・上杵
【図１】
2005095947.tif 000006
【図２】
2005095947.tif 000007
【図３】
2005095947.tif 000008
【図４】
2005095947.tif 000009
【図５】
2005095947.tif 000010
【図６】
2005095947.tif 000011